JP2013005248A - 集中制御局装置、制御局装置、端末装置、通信システム及び通信方法 - Google Patents

集中制御局装置、制御局装置、端末装置、通信システム及び通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】各セルで測定したセル間干渉の状況を示す干渉源情報等に基づいて、周波数利用効率に優れた通信システムを実現可能な制御局装置等を提供すること。
【解決手段】集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける制御局装置であって、前記集中制御局装置が、前記第１と第２のカバー領域各々における通信の可否を決定するための情報として、前記制御局装置がそれぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得し、前記制御局装置へ通知することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システム等に関する。
ゾーン半径の異なる複数のセルによって構成されるシステムにおいて、同一の周波数帯を用いて通信を行う場合には、セル間干渉が大きな課題となる。
例えば、ゾーン半径が大きく、広い範囲をカバーするマクロセルの中に、ゾーン半径が小さいピコセルやフェムトセルが存在するシステムにおいて、ピコセル基地局（ＰｅＮＢ：Ｐｉｃｏ ｅＮｏｄｅＢ）が、ピコセルが収容する端末（ピコセル端末）と通信を行う場合に、ピコセル基地局がピコセル端末宛てに送信した信号は、他のセルが収容する端末（この場合はマクロセル端末やフェムトセル端末）にとって干渉となる。
このように、１つのセル内で送信した所望信号は、他のセルでは干渉となり、特に、マクロセル内に多くのピコセルやフェムトセルが存在する場合には、干渉源が増えるためシステム全体の通信品質が低下する。
このようなセル間干渉の影響を軽減する方法として、各端末が要求する所要受信ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise power Ratio）を基地局で共有し、基地局では、各端末の所要受信ＳＩＮＲの条件と基地局の最大送信電力の制約条件が満たされるよう、送信電力の配分を行う方法が提案されている（非特許文献１）。
このような条件を満たす電力配分の解を求めるためには、膨大な組み合わせについて探査する繰り返し演算が必要となることから、非特許文献１には、演算量の削減方法として、受信ＳＩＮＲが低い端末から順に送信対象から除外することにより組み合わせ数を削減する方法も記載されている。
非特許文献１に記載の送信電力配分方法では、上記の条件を満たすような電力配分の解を求めるために繰り返し処理を行うため、端末数や基地局数の増加に伴い演算量が増加するという問題がある。また、演算量の削減を行うために、受信ＳＩＮＲの低い端末を送信対象から除外する場合には、受信ＳＩＮＲの高い端末ばかりが送信対象として選択され、送信機会に不公平が生じてしまう。
上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、各セルで測定したセル間干渉の状況を示す干渉源情報等に基づいて、周波数利用効率に優れた通信システムを実現可能な制御局装置等を提供することである。
上述した課題に鑑み、本発明の制御局装置は、
集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける制御局装置であって、
前記集中制御局装置が、前記第１と第２のカバー領域各々における通信の可否を決定するための情報として、
前記制御局装置がそれぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得し、前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする。
また、本発明の制御局装置において、前記干渉源となる制御局装置に関する情報は、干渉源となる他の制御局装置の数又は干渉源となる制御局装置をそれぞれ特定する情報であることを特徴とする。
また、本発明に制御局装置は、
前記干渉源となる制御局装置に関する情報とともに、自身の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報を取得し、それらの情報を前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする。
本発明の集中制御局装置は、
集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける集中制御局装置であって、
前記制御局装置がそれぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を前記制御局装置から取得し、
前記取得した情報と、集中制御局装置及び／又は制御局装置の通信相手先となる 端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする。
また、本発明の集中制御局装置は、
前記制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報と、集中制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報とを取得し、
前記取得した情報を基に、前記複数の第２のセルにおけるストリーム数を決定し、それらの情報を前記制御局装置へ通知することを特徴とする。
本発明の端末装置は、
集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける端末装置であって、
前記集中制御局装置が、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定するための情報として、
端末装置自身の受信能力に関する情報を、前記制御局装置を経由して前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする。
本発明の通信システムは、
集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおいて、
前記制御局装置は、
それぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得て前記集中制御局装置へ通知し、
前記集中制御局装置は、
前記制御局装置から取得した情報と、集中制御局装置及び／又は制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする。
本発明の通信方法は、
集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける通信方法であって、
前記制御局装置は、それぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得して前記集中制御局装置へ通知し、
前記集中制御局装置は、前記制御局装置から取得した情報と、集中制御局装置及び／又は制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする。
本発明を用いることにより、セル間干渉が存在するシステムにおいて、送受信フィルタを用いた簡単な構成で干渉を低減することができる。また、できるだけ多くのセルにおいて同一リソースを用いた同時通信が実現可能となるため、周波数利用効率に優れたシステムを構築することができる。
本実施形態におけるシステム全体について説明するための図である。 本実施形態における基地局（マクロセル基地局）の機能構成を説明するための図である。 本実施形態のセルの干渉について説明するための図である。 本実施形態における基地局の処理の流れについて説明するための図である。 本実施形態のセルの干渉について説明するための図である。 本実施形態における端末（ピコセル端末）の機能構成を説明するための図である。 本実施形態における適用例について説明するための図である。 本実施形態における適用例について説明するための図である。 本実施形態における適用例について説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［１．第１実施形態］
［１．１ システムの構成］
図１に、本実施形態に係る通信システム１の一構成例を示す。図１に示すように、広い領域をカバーするマクロセル内に狭い領域をカバーするピコセル群３が存在しており、本実施形態においては２つのピコセル群Ａ（図１の３ａ）、ピコセル群Ｂ（図１の３ｂ）が存在する。
ピコセル群は互いに干渉しあう複数のピコセル５のグループであり、ピコセル群Ａ（３ａ）は４つのピコセル（ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ））で構成され、ピコセル群Ｂ（３ｂ）は３つのピコセル（ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ））で構成される。
また、それぞれのセル（マクロセル１、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル７（５ｇ））は、基地局と１台の端末で構成され、基地局は端末宛に１ストリームの所望信号を送信する。なお、マクロセル１には、マクロセル基地局１０と、マクロセル基地局１０に接続されるマクロ端末１５が含まれており、ピコセル５には、ピコセル基地局２０と、ピコセル基地局２０に接続されるピコセル端末２５とが含まれている。また、本実施形態における各基地局の送信アンテナ数及び各端末の受信アンテナ数は４本である。また、通信システム１においては、ピコセル基地局は、自身のピコセル内の通信を制御する制御局装置として動作し、マクロセル基地局は、自身のマクロセル内の通信および制御局装置を制御する集中制御局装置として動作する。
ここで、ピコセル５と、ピコセル５に含まれるピコセル基地局２０及びピコセル端末２５との対応を本明細書では以下のようにする。すなわち、図１のピコセル５ａを、ピコセル１とし、ピコセル１に含まれるピコセル基地局をピコセル基地局１（図１の２０ａ）、ピコセル１に含まれるピコセル端末をピコセル端末１（図１の２５ａ）とする。以下、同様に、ピコセル２（５ｂ）に含まれるピコセル基地局をピコセル基地局２（２０ｂ）、ピコセル端末をピコセル端末２（２５ｂ）等のように示すこととする。
また、マクロセル基地局１０と接続されるマクロセル端末１５はピコセル群Ａ（３ａ）の近くに位置し、マクロセル１とピコセル群Ａ（３ａ）とは互いに干渉を与える。
一方、ピコセル群Ｂ（３ｂ）については、マクロセル基地局１０の送信電力はピコセル基地局２０の送信電力と比較して大きく、マクロセル１とピコセル群Ｂ（３ｂ）は距離が離れていることから、マクロセル１からピコセル群Ｂ（３ｂ）へは干渉を与えるが、ピコセル群Ｂ（３ｂ）からマクロセル１へは干渉を与えない。
このとき、ピコセル１（５ａ）の端末には、ピコセル１（５ａ）に含まれるピコセル基地局１（２０ａ）から、ピコセル１（５ａ）に含まれるピコセル端末１（２５ａ）宛の所望信号と、マクロセル基地局１０、ピコセル２〜４のピコセル基地局がそれぞれの自セル内のピコセル端末宛に送信した所望信号が干渉信号として到来する。
ピコセル２（５ｂ）〜ピコセル４（５ｄ）についても同様であり、ピコセル群Ａ（３ａ）内の端末には１ストリームの所望信号と、４つの干渉信号が到来する。ここで、各端末の受信アンテナは４本、所望信号のストリーム数は１であるため、自由度は３、つまり除去可能な干渉の数は３である。したがって、ピコセル群Ａ（３ａ）内の端末では自由度が足りないため、到来した信号に線形受信フィルタを乗算しても所望信号を抽出することができない。
また、ピコセル５（５ｅ）のピコセル端末５（２５ｅ）には、ピコセル基地局５（２０ｅ）からの所望信号と、マクロセル基地局１０、ピコセル基地局６（２０ｆ）、ピコセル基地局７（２０ｇ）がそれぞれの自セル内のピコセル端末宛に送信した所望信号が干渉として到来する。したがって、ピコセル群Ｂ（３ｂ）内の端末には、１ストリームの所望信号と３つの干渉信号が到来し、ピコセル群Ｂ（３ｂ）内の端末では、自由度が足りるため、適切な線形受信フィルタを受信信号に乗算することにより所望信号を抽出することが可能である。
マクロセル端末１５は、マクロセル基地局１０からの所望信号と、ピコセル群Ａ（３ａ）からの干渉を受ける。したがって、マクロセル端末１５には、１ストリームの所望信号と、４つの干渉信号が到来し、ピコセル群Ａ（３ａ）と同様に自由度が足りない状況となる。
ここで、各基地局と端末の間の伝搬路の定義について説明する。マクロセル基地局１０からマクロセル端末１５の間の伝搬路をＨＭＭ、マクロセル基地局１０からピコセル端末ｊ（ｊ＝１〜７）の間の伝搬路をＨＭＰｉ、ピコセル基地局ｉ（ｉ＝１〜７）からマクロセル端末の間の伝搬路をＨＰｉＭ、ピコセル基地局ｉ（ｉ＝１〜７）からピコセル端末ｊ（ｊ＝１〜７）の間の伝搬路をＨＰｉＰｊとする。
ここでは一例としてマクロセルとピコセルを想定しているが、片方のセルにおける所望信号が他のセルにとって干渉となるようなセルの組み合わせであればよく、光張り出し基地局（ＲＲＥ：Remote Radio Equipments）、フェムトセル、ホットスポット、リレー局などで構成されるセルやゾーンを対象としてもよい。また、マクロセル基地局（集中制御局）と各ピコセル基地局は、有線ネットワークで接続されており、基地局間で情報を共有することができる。
［１．２ マクロセル基地局の構成］
図２に、本実施形態に係るマクロセル基地局１０の構成を示す。図２に示すマクロセル基地局１０では、ピコセル基地局２０とマクロセル端末１５から通知された干渉に関する情報に基づいて干渉を及ぼし合うセル群をグループ化し、各グループにおいて端末の自由度を満たすよう、同一リソースを用いて伝送を行うセルの組合せを決定する。
さらに、マクロセル基地局１０では、マクロセル端末１５宛のデータ伝送に用いる送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）を算出し、プレコーディングを行う。ここで、プレコーディングとは、算出した送信フィルタと送信信号の乗算を行う処理を指す。
このとき、送信フィルタの算出にマクロセル基地局１０とマクロセル端末１５との間の伝搬路ＨＭＭが必要となるため、マクロセル端末１５ではあらかじめパイロット信号から伝搬路ＨＭＭを推定し、マクロセル基地局１０へ通知する。
また、マクロセル基地局１０は、総てのセルにおける干渉源に関する情報（干渉源情報）を管理するが、このような情報を収集する方法の一例として、ここでは、各セルの端末は自身が接続しているピコセルの基地局へ情報を通知し、ピコセル基地局２０は有線ネットワークを通じてマクロセル基地局１０へ干渉源情報を通知するものとする。
また、マクロセル基地局１０の受信アンテナ１０２では、マクロセル端末１５から送信された信号を受信し、無線部１０４へ出力する。無線部１０４は、受信アンテナ１０２から入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）部１０６へ出力する。
Ａ／Ｄ部１０６は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、受信部１０８へ出力する。受信部１０８は、入力されたディジタル信号から伝搬路ＨＭ、マクロセル端末で取得した干渉源情報、マクロセル端末の受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｍ）を抽出し、伝搬路ＨＭを送信フィルタ算出部１１０へ、干渉源情報及び受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｍ）を上位層１１２へ出力する。ここで、受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｍ）は４である。
上位層１１２は、有線ネットワークを経由して複数のピコセル基地局５と接続されており、各ピコセルの干渉源情報、各ピコセル端末の受信アンテナ数ＮＲＸ（Ｐｉ）、各ピコセルのストリーム数情報ＲＰｉが通知され、受信部１０８からマクロセルの干渉源情報、マクロセル端末の受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｍ）が通知される。
ここで、各ピコセル端末の受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐｉ）はＮＲＸ（Ｐ１）＝ＮＲＸ（Ｐ２）＝ＮＲＸ（Ｐ３）＝ＮＲＸ（Ｐ４）＝ＮＲＸ（Ｐ５）＝ＮＲＸ（Ｐ６）＝ＮＲＸ（Ｐ７）＝４である。また、ストリーム数情報ＲＰｉは各ピコセルの基地局が端末宛に送信するストリーム数を表し、ＲＰ１＝ＲＰ２＝ＲＰ３＝ＲＰ４＝ＲＰ５＝ＲＰ６＝ＲＰ７＝１、マクロセルにおけるストリーム数情報ＲＭ＝１である。
ここで、ストリーム数情報はセル（図１に示したマクロセルおよび総てのピコセル）ごとに決定すればよく、各セルの基地局において決定してもよいし、各セルの端末（ピコセル端末２５）から取得してもよい。干渉源情報は、あるセルに対して他のどのセルが干渉源となっているかを特定できればよく、ここでは一例として、干渉を受けているセルのＩＤとする。
なお、干渉源情報も同様に、セルごとに基地局もしくは端末が決定すればよく、周辺セルから到来する干渉の電力等を各セルの端末が測定した結果を基に生成して基地局に通知してもよいし、同様のことを基地局が行って生成してもよい。
本実施形態の場合、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）とマクロセルは互いに干渉を与えているため、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）の干渉源情報は、ピコセル群Ａ（３ａ）内における自セル以外の３つのセルＩＤとマクロセルのセルＩＤの合計４つとなる。
また、ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ）も同様に、ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ）の干渉源情報は、ピコセル群Ｂ（３ｂ）内における自セル以外の２つのセルＩＤとマクロセルのセルＩＤとなる。一方、マクロセルでは、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）の干渉を受けるため、マクロセルの干渉源情報は、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）のセルＩＤの合計４つである。
ここで、各ピコセルから通知された干渉源情報と、マクロセルの干渉源情報をまとめたものを図３に示す。図３では、それぞれのセルが他のセルから受ける干渉について、干渉を受けている場合には○、干渉を受けていない場合には空欄で示している。例えば、図３のセル１の行は、干渉局２、３、４、Ｍの欄が○となっているが、これは、ピコセル１（５ａ）はピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１から干渉を受けているということを表している。
ここで、上位層１１２の処理の流れを図４に示す。図４のステップＳ１００では、干渉源情報に基づいて干渉を与えるセルのグループ化を行う。干渉源情報より、各ピコセル群内では干渉を及ぼしあっており、それに加えてマクロセルは両方のピコセル群へ干渉を与えていることから、ピコセル群Ａ（ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ））とマクロセルのグループと、ピコセル群Ｂ（ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ））とマクロセルのグループの合計２つにグループ化を行う。続いて、このときのグループ数をｍとし、ｍ＝２とする（ステップＳ１０２）。
続いて、ステップＳ１０４において、グループ化したセルの順序付けを行う。以下の処理では、各グループにおいて同時に送信するセルの数を調整することで、各グループにおける干渉の数を調整し、端末における自由度を満たすようにする。
ここで、各グループにおいて同時に送信可能なセル数は、各端末の受信アンテナ数とグループ内の全セル数に依存するため、その制約が厳しいグループから処理を行う必要がある。そこで、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０８以降の処理の順序を決めるためにグループ化したセルの順序付けを行う。
具体的には、受信アンテナ数が少ない端末を含むグループを優先した順序付けを行う。また、受信アンテナ数が等しい場合には、グループを構成するセル数が多い順とする。本実施形態の場合、総ての端末の受信アンテナ数情報は４であるので、グループを構成するセル数を考慮し、セル数の多い方を優先に順序付けを行う。その結果、ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）とマクロセル１をグループ１、ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ）とマクロセル１をグループ２とする。
続いて、ステップＳ１０６では、各グループのセル数をｃｐ（ｐ＝１〜ｍ）とする。本実施形態ではｃ１＝５、ｃ２＝４である。
２つのステップＳ１０８は、繰り返し処理の始点と終点を表しており、１≦ｐ≦グループ数ｍの間、ステップＳ１０８で囲まれた処理を繰り返し行うことを表している。したがって、本実施形態では、ｐ＝１、２についての処理を行う。最初に、ｐ＝１のとき、つまりグループ１に関する処理を行う。
ステップＳ１１０では、ｘ＝グループ内の最少の受信アンテナ数とする。グループ１の受信アンテナ数は、ＮＲＸ（Ｐ１）＝ＮＲＸ（Ｐ２）＝ＮＲＸ（Ｐ３）＝ＮＲＸ（Ｐ４）＝ＮＲＸ（Ｍ）＝４より、ｘ＝４となる。
ステップＳ１１２では、最少の受信アンテナ数ｘがグループ内のセル数ｃｐより小さい場合は「ＹＥＳ」へ進む。この場合は、グループを構成する全セルにおいてそれぞれ１ストリームの伝送を行った場合に、最少の受信アンテナ数の端末の自由度を超える干渉が到来することになるため、端末において線形受信フィルタを乗算しても干渉を除去することができないということを表しており、グループ内の１以上の端末における自由度が不足していると判断される。
そこで、ＹＥＳ以降の処理では、グループ内の干渉の数を減らすために、同時に送信するセル（協調セル）を調整し、各セルが送信するストリーム数を決定する。
一方、ステップＳ１１２を満たさない場合は「ＮＯ」へ進む。この場合は、グループ内の総ての端末における自由度が足りると判断されるため、グループ内の全てのセルを協調セルとし、各セルが送信するストリーム数を決定する。ここで、ｐ＝１のとき、ｘ＝４、ｃ１＝５より、「ＹＥＳ」へ進む。
ステップＳ１１４では、協調セル数≦グループ内の最少の受信アンテナ数ｘを満たすよう、協調セルと各セルにおけるストリーム数を決定する。但し、過去に各グループに共通するセル（本実施形態ではマクロセル）のストリーム数ＲＭを決定し、その数を保持していれば、その共通セルであるマクロセルにおけるストリーム数は既に決定されているストリーム数のままとする。
ここで、ｐ＝１の処理では、今回は初回の処理であり、ＲＭを保持していないため、今回の処理でマクロセルのストリーム数も決定する。したがって、グループ内の５つのセルのうち、協調セル数が４（最少の受信アンテナ数ｘ）となるようなセルの組合せを決定する。
例えば、協調セルをピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１の４つのセルに決定し、協調セルのストリーム数をそれぞれ１ストリームとする（ＲＭ＝ＲＰ２＝ＲＰ３＝ＲＰ４＝１、ＲＰ１＝０）。この場合、グループ内の干渉及び所望信号の数はＲＭ＋ＲＰ１＋ＲＰ２＋ＲＰ３＋ＲＰ４＝１＋０＋１＋１＋１＝４となり、最少の受信アンテナ数ｘで受信可能となる。
このように、本実施形態では、グループ内の最少の受信アンテナ数ｘの制約によって除去することができない干渉の数について、一部のセルからの送信を停止するように、グループ内の協調セルを決定する。
したがって、グループ内の５つのセルのうち１つのセルを停止した場合のセルの組合せが協調セルとなり、〔ピコセル１（５ａ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１〕、〔ピコセル１（５ａ）、ピコセル２（５ｂ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１〕、〔ピコセル１（５ａ）、ピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、マクロセル１〕、〔ピコセル１（５ａ）、ピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）〕としてもよい。本実施形態では、これらの協調セルを異なる時間タイミング（フレーム）ごとに交互になるように決定する。
ステップＳ１１８では、過去にマクロセルのストリーム数ＲＭを保持していなければ、ＲＭを保持する。したがって、ｐ＝１のとき、ＲＭ＝１とする。
次に、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０８のループの始点に戻る。ステップＳ１０８では、ｐ＝２となり、グループ２の処理を行う。ステップＳ１１０では、グループ２における最少の受信アンテナ数をｘとする。ここで、ＮＲＸ（Ｐ５）＝ＮＲＸ（Ｐ６）＝ＮＲＸ（Ｐ７）＝４より、ｘ＝４となる。
ステップＳ１１２では、ｘ＝４、ｃ２＝４より、「ＮＯ」へ進む。つまり、グループ２では、グループ内の総ての端末において自由度が足りると判断され、グループ内の総てのセルが協調セルとなる。
ステップＳ１１６では、協調セルを変えずに、各セルが送信するストリーム数の合計≦グループ内の最少の受信アンテナ数ｘとなるよう、各セルのストリーム数を決定する。但し、過去の処理において、マクロセルのストリーム数ＲＭを保持していれば、マクロセルのストリーム数を変えずに、他のセルのストリーム数を調整する。
ステップＳ１１８では、過去にマクロセルのストリーム数ＲＭを保持していなければ、ＲＭを保持する。ｐ＝１のとき、すでにＲＭ＝１を保持しているため、ｐ＝２では処理を行わない。
本実施形態では、ＲＭ＝ＲＰ５＝ＲＰ６＝ＲＰ７＝１と決定されるが、例えば、本実施形態では、協調セル数が４であるが、協調セル数が３の場合、協調セル数が最少のアンテナ数ｘ＝４よりも少なくなるため、ＲＭ＝ＲＰ５＝ＲＰ６＝１、ＲＰ７＝２のように、マクロセル以外の一部のセルのストリーム数を、端末の自由度の範囲内で増やすことが可能である。ステップＳ１０８では、ｐ＝ｍ＝２で繰り返し処理を終える。
以上の処理によって、総ての端末の自由度を満たすように協調セルを決定するが、これらの処理を異なる時間タイミング（フレーム）ごとに行い、本実施形態では、Ｓ１１４において停止するセルを決定する際に、停止するセルがフレームごとに交互になるように選択する。
例えば、１フレーム目ではピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１、２フレーム目ではピコセル１（５ａ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１、３フレーム目ではピコセル１（５ａ）、ピコセル２（５ｂ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１、のように同時に送信するセルの組合せを決定する。
このとき、本実施形態で決定した協調セル情報を図５に示す。図５は、各フレームにおいて同時に伝送されているセルを示しており、例えばフレーム１ではピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１（グループ１）の４つのセルと、ピコセル５（５ｅ）〜ピコセル７（５ｇ）、マクロセル１（グループ２）の４つのセルがそれぞれ同時に送信していることを示す。
ここで、協調セル情報は、セルＩＤを示す情報であり、フレームごとにどのセルが送信すべきか、または、各セルにおいて自身が送信すべきか否かが判別できればよく、これに限定されない。
ステップＳ１２０では、図５のようにフレームごとに決定した協調セルを協調セル情報とする。以上のように、干渉の数が端末の受信アンテナの自由度を超えないよう、同時に送信するセルの数を調整することにより、各端末の受信処理によるセル間干渉の除去を可能とすることができる。ここで、上位層は、フレームごとに決定したセルの組合せを協調セル情報として、有線ネットワークを経由で各ピコセル基地局へ通知する。
ステップＳ１２２において、決定した協調セル情報に従い、マクロセルが協調セルに含まれているかどうかを判定する。協調セルに含まれている場合（ステップＳ１２２；ＹＥＳ）は変調部１１４以降の送信処理を行い（ステップＳ１２４）、含まれていない場合（Ｓ１２２；ＮＯ）は今回のフレームの送信処理を行わない。
図２に戻って説明をする。変調部１１４は、送信情報シンボルｄＭをＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の変調方式を用いて変調して送信データ信号ｓＭとし、送信フィルタ乗算部に出力する。
送信フィルタ算出部１１６では、受信部１０８から入力された伝搬路ＨＭから送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）を算出する。ここで、送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）はマクロセル基地局でプレコーディングを行うための送信フィルタであるが、マクロセル基地局からマクロセル端末宛てにストリーム数情報ＲＭ分の伝送が実現できればよく、どのようなフィルタを用いてもよい。
ここでは一例として、式（１）の送信フィルタ用いる。送信フィルタ算出部１１０は、式（１）に示すように、伝搬路ＨＭＭを特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）し、４行４列の右特異ベクトルＶＭのうち、左１列目を抽出した４行１列のベクトルを送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）とする。
送信フィルタ乗算部１１６では、式（２）に示すように、送信データ信号ｓＭに送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）を乗算し、送信信号ｘＭを生成する。
ただし、通常は、１送信アンテナあたりの最大送信電力等、マクロセル基地局における送信電力の制限があることから、プレコーディング処理後の送信信号ｘＭの電力を制限値以下とするために式（２）のｘＭに何らかの係数を乗算した信号を送信信号とする場合があるが、ここでは説明を簡単化するため、送信電力を制限する係数については考慮しないものとする。
パイロット信号生成部１１８は、既知のパイロット信号を生成し、送信フィルタ乗算部１１６に出力する。送信フィルタ乗算部１１６では、入力された既知のパイロット信号に送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）を乗算し、送信信号ｘｍと共にＤ／Ａ（Digital to Analog）部１２０へ出力する。
Ｄ／Ａ部１２０は、多重された信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換し、無線部１２２は、入力されたアナログ信号を無線周波数にアップコンバートし、送信アンテナ１２４を介して、マクロセル端末１５へ信号を送信する。
また、本実施形態におけるマクロセル基地局１０は、伝搬路ＨＭＭをマクロセル端末１５に推定させるためのパイロット信号と、データ信号を復調するための等価伝搬路推定用パイロット信号と、データ信号と、上位層が保持する協調セル情報とを送信する。
ただし、等価伝搬路推定用のパイロット信号は、既知のパイロット信号に送信フィルタＷＴＸ（Ｍ）を乗算した信号であり、各端末は、等価伝搬路推定用のパイロット信号を受信することにより、自セルの基地局との間の等価伝搬路（例えば、ＨＭＭＷＴＸ（Ｍ））だけでなく、他のセルの基地局との間の等価伝搬路（例えば、ＨＭＰｉＷＴＸ（Ｍ））を推定し、それらに基づく受信フィルタを生成することができる。この受信フィルタを適切に算出するために、等価伝搬路推定用のパイロット信号やデータ信号と共に協調セル情報を端末に送信する構成としてもよい。
ここで、伝搬路ＨＭＭを推定するためのパイロット信号は、データ信号等と多重する必要はなく、異なる時間タイミング（フレーム）で送信しても構わない。また、各送信アンテナから送信されるパイロット信号同士が受信側で干渉し合わないよう、直交する時間リソース等を用いて伝送される。ここで、マルチキャリア伝送システムでは、異なるサブキャリアを用いて各送信アンテナからパイロット信号を送信してもよい。また、直交符号を各パイロット信号に乗算し、直交パイロット信号を生成して送信する構成としてもよい。
［１．３ ピコセル基地局の構成］
続いて、ピコセル基地局２０の構成について説明する。ピコセル基地局２０の構成はマクロセル基地局１０と同様であり、図２の通りである。ただし、上位層の処理がマクロセル基地局１０と異なる。
マクロセル基地局１０では、各セルから通知された干渉源情報、端末の受信アンテナ数、ストリーム数情報に基づいて、同時に接続するセルにおける端末の自由度を満たすよう、協調するセルを決定していたが、ピコセル基地局２０ではこの処理を行わない。
受信アンテナ１０２では、自セルのピコセル端末ｉ（ｉ＝１〜７）から送信された信号を受信し、無線部１０４へ出力する。無線部１０４は、受信アンテナ１０２から入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ部１０６へ出力する。
Ａ／Ｄ部１０６は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、受信部１０８へ出力する。受信部１０８は、入力されたディジタル信号から伝搬路ＨＰｉＰｉ、ピコセル端末ｉで取得した干渉源情報、ピコセル端末ｉの受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐｉ）を抽出し、伝搬路ＨＰｉＰｉを送信フィルタ算出部１１０へ、干渉源情報及び受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐｉ）を上位層１１２へ出力する。送信フィルタ算出部１１０は、式（１）に基づいて、送信フィルタＷＴＸ（Ｐｉ）を算出する。但し、式（１）において、添え字Ｍはマクロセルを表しており、ピコセル基地局ｉの場合はこの添え字をＰｉと置き換える。
上位層１１２には、マクロセル基地局１０から有線ネットワークを経由して、協調セル情報が通知され、受信部１０８からピコセルｉの干渉源情報、ピコセル端末ｉの受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐｉ）が通知される。ここで、マクロセル基地局１０から通知された協調セル情報に従い、ピコセルｉが協調セルに含まれていた場合は、送信処理（変調部１１４以降の処理）を行う。つまり、ピコセル基地局ｉの上位層１１２では、図４のＳ１２２以降の処理を行う。
変調部１１４以降の処理はマクロ基地局１０と同様であり、送信信号に加えて、自セルの端末宛に協調セル情報やパイロット信号を送信する。但し、マクロセル基地局１０で扱った定義について、送信データ信号ｓＭなどの添え字Ｍはマクロセルを表しており、ピコセル基地局ｉの場合はこの添え字をＰｉとし、送信データ信号ｓＰｉのように表現する。
［１．４ 端末の構成］
図６に、本実施形態に係る端末の構成を示す。以下では、図６を用いてピコセル端末１（２５ａ）の処理について説明するが、マクロセル端末１５や他のピコセル端末についても同様である。
端末では、最初に、干渉局から送信された信号を受信アンテナ２０２により受信し、干渉源情報を生成する。無線部２０４では、受信アンテナ２０２から入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ部２０６へ出力する。Ａ／Ｄ部２０６は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、信号分離部２０８へ出力する。
ここで、マクロセルや他のピコセルの基地局からピコセル端末１（２５ａ）宛に信号が届くということは、それらのセルはピコセル端末１（２５ａ）に干渉を与えていることを表す。そこで、干渉信号を受信したセルのセルＩＤをピコセル１（５ａ）における干渉源情報とし、ピコセル基地局１（２０ａ）へ送信される。このとき、ピコセル１（５ａ）の干渉源情報は、ピコセル２、３、４、マクロセルのセルＩＤとなる。
その後、干渉源情報は、ピコセル１（５ａ）基地局から有線ネットワーク経由でマクロセル基地局１０へ通知される。さらに、マクロセル基地局１０では、各ピコセル基地局から通知された干渉源情報に基づき、同時に送信する協調セルを決定し、各基地局は協調セル情報に基づいた伝送を開始する。
本実施形態では、ピコセル１（５ａ）は２フレーム目に協調セルとなるので、ここでは２フレーム目の信号の受信処理について説明する。図５に示した通り、２フレーム目の協調セルは、ピコセル１（５ａ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１である。
端末では、各基地局から送信された信号を受信する。このとき、各基地局からは、協調セル情報に従って信号が送信されるため、ピコセル端末１（２５ａ）では、ピコセル基地局１（２０ａ）からの所望信号と、干渉局のうち現在のフレームにおける協調セル（ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１）の信号が受信される。無線部２０４では、受信アンテナ２０２から入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ部２０６は、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、信号分離部２０８へ出力する。
信号分離部２０８では、入力された信号を分離し、伝搬路推定用のパイロット信号を伝搬路推定部２１８へ、等価伝搬路推定用のパイロット信号、協調セル情報を受信フィルタ算出部２１６へ、データ信号を受信フィルタ乗算部２１０へ出力する。
受信フィルタ算出部２１６では、信号分離部２０８から入力された等価伝搬路の算出用のパイロット信号から等価伝搬路を推定する。干渉局から送信されたパイロット信号からは、干渉局と端末の間の等価伝搬路に関する情報を得ることができ、ピコセル端末１（２５ａ）では、干渉局（ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１）とピコセル端末１（２５ａ）の間の等価伝搬路ＨＰ３Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ３）、ＨＰ４Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ４）、ＨＭＰ１ＷＴＸ（Ｍ）を得る。また、ピコセル基地局１（２０ａ）から送信されたパイロット信号からは、ピコセル基地局１（２０ａ）とピコセル端末１（２５ａ）との間の等価伝搬路ＨＰ１Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ１）を得る。
次に、ピコセル基地局１（２０ａ）から通知された協調セル情報に基づき、干渉局から通知された等価伝搬路のうち、現在のフレームで協調されているセルに関する等価伝搬路を抽出する。具体的には、協調セル情報によると、２フレーム目では、ピコセル１（５ａ）、ピコセル３（５ｃ）、ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１が協調セルであることがわかるため、ＨＰ１Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ１）、ＨＰ３Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ３）、ＨＰ４Ｐ１ＷＴＸ（Ｐ４）、ＨＭＰ１ＷＴＸ（Ｍ）を抽出する。
さらに、抽出した等価伝搬路用いて、式（３）のように受信フィルタＷＲＸ（Ｐ１）を算出し、受信フィルタ乗算部へ出力する。ここで、式（３）は抽出した等価伝搬路を要素として構成されているが、要素の並び順はこれに限定されない。
受信フィルタ乗算部２１０では、信号分離部２０８から入力されたデータ信号に受信フィルタ算出部２１６から入力された受信フィルタＷＲＸ（Ｐ１）を乗算する。このとき、乗算結果（４行１列のベクトル）のうち１行目を抽出し、ピコセル端末１（２５ａ）宛の所望信号ｓＰ１とする。
ここで、乗算結果のうち１行目を抽出しているが、これは式（３）において受信フィルタＷＲＸ（Ｐ１）を構成したときの所望信号に関する等価伝搬路の要素の位置と一致させる必要がある。つまり、式（３）では、ピコセル１（３ａ）に関する等価伝搬路を１列目の要素にしているため、乗算結果のうち１行目が所望信号に該当する。
復調部２１２では、受信フィルタ乗算部２１０から入力された所望信号ｓＰ１を復調し、上位層２１４へ出力する。
また、ピコセル基地局１（２０ａ）から送信された伝搬路推定用のパイロット信号を用いて、伝搬路推定を行う。伝搬路推定部２１８では、図２のパイロット信号生成部１１８が生成した既知のパイロット信号に基づいて、ピコセル基地局１（２０ａ）からピコセル端末１（２５ａ）の間の伝搬路ＨＰ１Ｐ１を推定し、送信部２２０へ出力する。
送信部２２０では、伝搬路ＨＰ１Ｐ１、受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐ１）、干渉源情報を送信可能な形式に変換し、Ｄ／Ａ部２２２においてディジタル信号からアナログ信号に変換後、無線部２２４を経由して送信アンテナ部２２６からピコセル基地局１（２０ａ）へ向けて送信する。
このような処理により、ピコセル基地局１（２０ａ）で必要となる情報をピコセル端末１（２５ａ）からフィードバックする。但し、受信アンテナ数情報ＮＲＸ（Ｐ１）は定期的に送信せずに、一度だけ送信すればよい。
以上のように、ピコセル端末１（２５ａ）（グループ１）の受信処理を説明したが、他のセルの端末でも同様の処理を行う。例えばピコセル端末５（２５ｅ）（グループ２）の場合、干渉局から送信された等価伝搬路推定用のパイロット信号から、干渉局（ピコセル６（５ｆ）、ピコセル７（５ｇ）、マクロセル１）とピコセル端末５（２５ｅ）の間の等価伝搬路ＨＰ６Ｐ５ＷＴＸ（Ｐ６）、ＨＰ７Ｐ５ＷＴＸ（Ｐ７）、ＨＭＰ５ＷＴＸ（Ｍ）を得る。
また、自セルの基地局から送信された等価伝搬路推定用のパイロット信号から、ＨＰ５ＷＴＸ（Ｐ５）を得る。ここで、協調セル情報を参照し、協調セルがピコセル５（５ｅ）、ピコセル６（５ｆ）、ピコセル７（５ｇ）であることがわかるため、ＨＰ５Ｐ５ＷＴＸ（Ｐ５）、ＨＰ６Ｐ５ＷＴＸ（Ｐ６）、ＨＰ７Ｐ５ＷＴＸ（Ｐ７）を抽出する。さらに、式（３）と同様な手順で、抽出した等価伝搬路から受信フィルタＷＲＸ（Ｐ５）を算出し、受信データに乗算する。
ここで、干渉源情報は、各端末装置が周辺セルから到来する信号を受信した結果に基づき生成されるものとしているが、これに限らず、基地局間でやり取りする情報を基に生成してもよい。例えば、３ＧＰＰにおいて規格化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）システムでは、ＯＩ（Overload Information）と呼ばれる、リソースブロック毎の干渉レベルを示す情報を、近接する基地局同士がやり取りする仕組みが採用されている。
この情報と、各基地局装置のリソース割り当て状況やおおよその位置関係を基に、リソースブロック毎におおまかな干渉源を把握することが可能となり、リソースブロック毎の干渉源情報を生成することが可能となる。
この場合には、ピコセル基地局２０がマクロセル基地局１０に対してＯＩを通知することとなる。また、マクロセル１やピコセル５は、通信オペレータにより計画的に設置されるため、設置する位置関係に応じて、設置時に干渉源情報を設定するようにしてもよい。この場合には、各端末は干渉源情報を生成する必要はなく、端末装置の処理を簡易化することができる。
また、協調セル情報として、基地局間でやり取りするＲＮＴＰ（Relative Narrowband Tx Power）等の制御情報を用いてもよい。ＲＮＴＰは、各セルの、リソースブロック毎の送信電力を示す情報であるため、マクロセル基地局１０でこの情報を参照することで、各セルの送信電力を把握することができる。
送信電力が小さい値のセルは、協調セルに含まれないセル、大きい値のセルは協調セルと決定することができる。
この場合には、ピコセル基地局２０がマクロセル基地局１０に対してＲＮＴＰを通知することとなる。また、先に述べたように、各セルの位置関係が事前に把握されている場合には、その位置関係とＲＮＴＰを考慮することにより、リソースブロック毎の干渉源情報を生成することもできる。
さらに、各セルの位置関係が事前に把握されている場合には、干渉源情報として、干渉を受けているセルＩＤの代わりに、干渉を受けているセル数を把握して、マクロセル基地局１０に通知する構成としてもよい。
これは、ある程度の位置関係と、干渉セル数から、どのセルがどのセルに干渉を与えているかを推測することができるためである。このような推測は、セルの位置関係のみでも可能であるとも考えられるが、セルによってはアクティブでないセルも存在するため、そのようなセルも協調セルに含めてしまうと伝送効率が著しく低下してしまうことから、適切なタイミング毎に干渉を受けているセル数を通知することで、そのような状況を回避することが可能となる。
なお、本実施形態では、マクロセル基地局１０に通信するセルの組合せの決定に必要な情報を集め、同時に送信するセルを決定したが、このような制御を行う基地局はマクロセル基地局１０に限らず、マクロセル以外に集中制御局を設置してもよい。
また、本実施形態では、マクロセルは総てのピコセルにとって干渉源となる例について示したが、これに限らず、マクロセルからの干渉がほとんどないようなピコセルが存在する場合にも、上記の協調セルを決定する方法は適用可能である。
さらに、ここでは、いずれか１つのセルにおいてのみ伝送を停止する例について示したが、これに限らず、各端末装置が有する自由度と近接するセル数の関係によっては、複数のセルにおいて伝送を停止するようにしてもよい。
また、本実施形態は、各端末装置が有する自由度を超えないだけの干渉が到来するように、互いに干渉を及ぼし合うセル群のストリーム数を調整する方法であり、必ずしもセルにおける伝送を総て停止する必要はない。
つまり、各セルでそれぞれ複数ストリームの伝送を行うと、端末が有する自由度を超える干渉が到来してしまう状況において、例えば、各セルの伝送ストリーム数を１つずつ減らすことにより、そのような状況を回避できるのであれば、いずれかのセルの伝送を総て停止する必要はない。
また、本実施形態では、協調セル情報はデータ信号に付加されて伝送される例について示したが、この協調セル情報はリソースの割り当てを示すスケジューリングと関連する情報であることから、制御チャネル等により、事前に各端末に通知されるようにしてもよい。さらに、このとき、協調セル情報とスケジューリング情報は一部重複してもよく、また、重複している情報は削除して効率良く伝送する構成としてもよい。これは、つまり、ピコセルで行うスケジューリングの一部をマクロセルが担っているともいえる。
また、本実施形態では、協調セル情報に基づいて、各端末はどのセルが協調セルであるかを判別することが可能であるものとしているが、これに限らず、各端末は、自セルが協調セルであるか否かと、各パイロット信号のうち、自セルから送信されたパイロット信号の位置がわかるような情報を取得すればよい。他のどのセルが協調セルであるか特定することができなくても、各パイロット信号により伝搬路の推定を行うことができ、かつ、それらのうち自セルのパイロット信号の位置を把握することができれば、所望信号を復調することができる。
［２．第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、マクロセル基地局１０の上位層１１２において、同時に信号を送信するセルの数が、端末装置の自由度以下となるようにセルの組合せを決定し、そのセルの組合せはフレームごとに交互になるようにしていた。ここでは、セルの組合せを決定する際に、端末装置における受信品質を考慮する方法について説明する。
本実施形態に係る通信システムの構成は第１実施形態と同様（図１）である。また、各セルにおける基地局及び端末の構成は、それぞれ図２、図６と同様である。
但し、第１実施形態と異なる点は、各セルにおいて、端末は受信品質を測定し、測定した受信品質を基地局へフィードバックする。マクロセル基地局１０は他のセルにおける端末の受信品質を得るために、各ピコセル基地局２０は、有線ネットワーク経由でマクロセル基地局１０に端末の受信品質を通知する。マクロセル基地局１０は、各セルから通知された受信品質と、マクロセル端末１５から通知された受信品質に基づいて、協調するセルの組合せを決定する。以下に、第１実施形態の処理とは異なる処理について説明する。
各端末は、伝搬路推定用のパイロット信号から接続する基地局から到来する信号と、周辺セルから到来する信号の受信電力をそれぞれ測定し、ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise power Ratio）を算出し、受信品質とする。さらに、送信部２２０では、伝搬路、受信アンテナ数情報、干渉源情報に加えて、算出した受信品質を送信可能な形式に変換し、送信アンテナ２２６から自セルの基地局へ送信する。
ピコセル基地局２０は、各ピコセル端末２５から通知された受信品質を、マクロセル基地局１０に有線ネットワーク経由で通知する。これにより、総てのセルにおける各端末の受信品質は、マクロセル基地局１０へ通知される。
次に、マクロセル基地局１０の処理を説明する。図２の上位層１１２は、各端末の受信品質が通知される。本実施形態における上位層１１２の処理の流れは第１実施形態（図４）と同様だが、第１実施形態とは、図４のステップＳ１１４の処理の内容が異なる。
本実施形態では、ステップＳ１１４において、各端末の受信品質に基づき、同時に送信するセルの組合せを協調セル情報とする。具体的には、グループ１（ピコセル１（５ａ）〜ピコセル４（５ｄ）、マクロセル１）のうち、端末の受信品質が高いセルの組合せを同時送信するセルとする。ここで、各端末の受信品質は、ピコセル１（５ａ）＞ピコセル２（５ｂ）＞ピコセル３（５ｃ）＞マクロセル１＞ピコセル４（５ｄ）の順に高いとすると、ピコセル４（５ｄ）を停止するセルとし、ピコセル４（５ｄ）以外の４つのセルを協調セルとする。以上のように、本実施形態では、端末の受信品質が高い順に同時に送信するセルの組合せを決定する。
また、このように受信品質に基づいて同時に送信するセルを選択すると、受信品質が悪いセルは伝送が行われない状態が続いてしまう。そこで、上記の処理に加えて、これまでに伝送したデータ量を考慮して同時に送信するセルの組合せを決定してもよい。例えば、図４のステップＳ１２０において、過去の協調セル情報を保持し、あるセルが連続して停止している状態であれば、そのセルを除外し、残りのセルの中から受信品質の低い順に停止するセルを選択する。
［３．第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１及び第２実施形態では、各セルにおいて送信するストリーム数（ストリーム数情報）はあらかじめ決まっているものとし、アンテナ数情報、ストリーム数情報、受信品質に基づいて、同時に送信するセルを選択した。ここでは、各端末の受信品質に基づいて、受信品質が良い端末にはより多くのストリームを伝送するよう、マクロセル基地局において同時に送信するセルのストリーム数を決定する方法を説明する。
本実施形態に係る通信システムの構成は図１、各セルにおける基地局及び端末の構成は、それぞれ図２、図６と同様である。本実施形態において、他の実施形態と異なる点は、マクロセル基地局１０の上位層において各セルのストリーム数を決定し、各セルは決定したストリーム数に基づいて伝送を行う点である。したがって、本実施形態では、マクロセル基地局で決定したストリーム数情報は、有線ネットワーク経由でピコセル基地局へ通知される。
本実施形態における上位層１１２の処理の構成は図４と同様であるが、第２実施形態とは、図４のステップＳ１１４の処理の内容が異なる。第２実施形態のステップＳ１１４では協調セル数がなるべく多くなるように、受信品質に基づいて協調セルとストリーム数を決定していたが、本実施形態では、受信品質の高いセルに多くのストリームを割り当て、その代わりに協調セルの数を減らす点が異なる。
ステップＳ１１４では、受信品質の閾値に基づいて、各端末の受信品質が閾値よりも高い端末のストリーム数が多くなるようにストリーム数を設定する。ここで、受信品質は、ピコセル１（５ａ）＞設定した閾値＞ピコセル２（５ｂ）＞ピコセル３（５ｃ）＞マクロセル１＞ピコセル４（５ｄ）の順に高いとする。このとき、設定した閾値より受信品質が高いセル（ピコセル１（５ａ））は、ストリーム数を増やすセルと決定する。さらに、ストリーム数を増やすセルについて、例えば、現在のピコセル１（５ａ）のストリーム数はＲＰ１＝１であるが、ＲＰ１＝２のように、ストリーム数を設定する。但し、新たに設定するストリーム数は、グループ内の最少の受信アンテナ数ｘを超えないように設定する必要があり、本実施形態では、新たに設定するストリーム数の上限値は４となり、２≦ＲＰ１≦４とする。
また、グループ内で送信するストリーム数の合計≦協調セル内の最少の受信アンテナ数ｘとなるよう、他のセルのストリーム数を決定する。例えば、ＲＰ１＝２、ＲＰ２＝ＲＰ３＝１、ＲＭ＝ＲＰ４＝０と設定すれば、設定した閾値より受信品質が高いピコセル１（５ａ）のストリーム数ＲＰ１を増やしつつ、ＲＰ１＋ＲＰ２＋ＲＰ３＋ＲＭ＋ＲＰ４＝２＋１＋１＋０＋０＝４となり、ストリーム数の制約を満たすことができる。したがって、この場合のグループ１に関する協調セルは、ピコセル１（５ａ）、ピコセル２（５ｂ）、ピコセル３（５ｃ）となる。したがって、本実施形態は、第２実施形態とは異なり、受信品質に基づいて、協調セル数とストリーム数を変え、受信品質が高いセルにより多くのストリームを割り当てることが可能である。
さらに、本発明は、図７に示すような通信範囲が重複する無線通信システム等にも適用可能である。図７は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を例としており、ＡＰ（Access Point）１（２０ｋ）が端末１（２５ｋ）へ、ＡＰ２（２０ｍ）が端末２（２５ｍ）へ、ＡＰ３（２０ｎ）が端末３（２５ｎ）へ、ＡＰ４（２０ｏ）が端末４（２５ｏ）へそれぞれ所望信号を送信している状況を表している。
このとき、各ＡＰを中心に描かれた楕円はサービスエリア５（５ｋ、５ｍ、５ｎ、５ｏ）を表しており、各ＡＰから送信される所望信号は、エリア内の他の端末にとっては干渉信号となる。
図７において端末１に関してのみ干渉信号を矢印で図示しているが、端末１（２５ｋ）へはＡＰ１（２０ｋ）からの所望信号と、ＡＰ２（２０ｍ）、ＡＰ３（２０ｎ）、ＡＰ４（２０ｏ）からの干渉信号が到来する。
また、端末２（２５ｍ）へはＡＰ２（２０ｍ）からの所望信号とＡＰ１（２０ｋ）、ＡＰ３（２０ｎ）からの干渉信号、端末３（２５ｎ）へはＡＰ３（２０ｎ）からの所望信号とＡＰ４（２０ｏ）からの干渉信号、端末４（２５ｏ）へはＡＰ４（２０ｏ）からの所望信号が到来する。
このとき、総ての端末２５の受信アンテナ数を２本、所望信号のストリーム数は１とすると、除去可能な干渉の数は１となる。したがって、端末１（２５ｋ）、端末２（２５ｍ）では自由度が足りないため、到来した信号に線形受信フィルタを乗算しても所望信号を抽出することができない。
このような場合に、上述した実施形態と同様に、各端末が有する自由度を超えないだけの干渉が到来するように、互いに干渉を及ぼし合うＡＰ群のストリーム数を調整することによって、各端末において干渉を除去し所望信号を抽出することが可能となる。
ただし、上述した実施形態では、マクロセル基地局（集中制御局）において協調セル情報を決定していたが、図７のシステムでは、集中制御局が存在しないため、協調セル情報を決定するＡＰを決定する必要がある。
図７の場合、例えば、他のＡＰからの干渉を最も多く受信している端末が属するＡＰとし、ＡＰ１（２０ｋ）が集中制御局となる。また、受信アンテナ数が最も少ない端末が属するＡＰとしてもよい。
さらに、図８は、図７の無線ＬＡＮシステムにおいて各サービスエリアの範囲（大きさ）が異なる場合を図示しているが、この場合においても同様に、本発明を適用することが可能である。
図７、図８の無線ＬＡＮシステムでは、総てのサービスエリアが重複する場合の例を示したが、図９は一部のサービスエリアが重複しない場合の例を示しており、サービスエリア２がサービスエリア４と重複しない構成である。
この場合、各端末に到来する干渉信号の数は、端末１（２５ｋ）へは２、端末２（２５ｍ）へは２、端末３（２５ｎ）へは１、端末４（２５ｏ）へは０となり、端末１（２５ｋ）、端末２（２５ｍ）では自由度が足りない状態となり、上述した実施形態と同様に、各端末が有する自由度を超えないだけの干渉が到来するように、互いに干渉を及ぼし合うＡＰ群のストリーム数を調整する。
このとき、集中制御局の決め方については、図７の場合と同様に、他のＡＰからの干渉を最も多く受信している端末が属するＡＰとし、ＡＰ１（２０ｋ）もしくはＡＰ２（２０ｍ）を集中制御局としてもよい。また、受信アンテナ数が最も少ない端末が属するＡＰとしてもよいし、重複するサービスエリアの数が最も多いＡＰとしてもよい。さらに、これらの条件を複数考慮し、干渉を最も多く受信しているという条件（ＡＰ１（２０ｋ）もしくはＡＰ２（２０ｍ））に加えて、重複するサービスエリアの数に関する条件を考慮し、ＡＰ１（２０ｋ）を集中制御局としてもよい。
また、このような構成は、無線ＬＡＮシステムだけでなく、比較的狭い領域に多数の送受信装置が混在するようなシステムにおいても有効である。例えば、家庭内の様々な電化製品がそれぞれ無線ネットワークで互いに接続されるような場合にも適用可能である。
１ マクロセル
１０ マクロセル基地局
１０２ 受信アンテナ
１０４ 無線部
１０６ Ａ／Ｄ部
１０８ 受信部
１１０ 送信フィルタ算出部
１１２ 上位層
１１４ 変調部
１１６ 送信フィルタ乗算部
１１８ パイロット信号生成部
１２０ Ｄ／Ａ部
１２２ 無線部
１２４ 送信アンテナ
１５ マクロセル端末
３、３ａ、３ｂ ピコセル群
５、５ａ〜５ｇ ピコセル
２０、２０ａ〜２０ｇ ピコセル基地局
２５、２５ａ〜２５ｇ ピコセル端末
２０２ 受信アンテナ
２０４ 無線部
２０６ Ａ／Ｄ部
２０８ 信号分離部
２１０ 受信フィルタ乗算部
２１２ 復調部
２１４ 上位層
２１６ 受信フィルタ算出部
２１８ 伝搬路推定部
２２０ 送信部
２２２ Ｄ／Ａ部
２２４ 無線部
２２６ 送信アンテナ

Claims (8)

  1. 集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける制御局装置であって、
    前記集中制御局装置が、前記第１と第２のカバー領域各々における通信の可否を決定するための情報として、
    前記制御局装置がそれぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得し、前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする制御局装置。
  2. 前記干渉源となる制御局装置に関する情報は、干渉源となる他の制御局装置の数又は干渉源となる制御局装置をそれぞれ特定する情報であることを特徴とする請求項１に記載の制御局装置。
  3. 前記干渉源となる制御局装置に関する情報とともに、自身の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報を取得し、それらの情報を前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする請求項２に記載の制御局装置。
  4. 集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける集中制御局装置であって、
    前記制御局装置がそれぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を前記制御局装置から取得し、
    前記取得した情報と、集中制御局装置及び制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする集中制御局装置。
  5. 前記制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報と、集中制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信能力に関する情報とを取得し、
    前記取得した情報を基に、前記複数の第２のセルにおけるストリーム数を決定し、それらの情報を前記制御局装置へ通知することを特徴とする請求項４に記載の集中制御局装置。
  6. 集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける端末装置であって、
    前記集中制御局装置が、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定するための情報として、
    端末装置自身の受信能力に関する情報を、前記制御局装置を経由して前記集中制御局装置へ通知することを特徴とする端末装置。
  7. 集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおいて、
    前記制御局装置は、
    それぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得て前記集中制御局装置へ通知し、
    前記集中制御局装置は、
    前記制御局装置から取得した情報と、集中制御局装置及び／又は制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする通信システム。
  8. 集中制御局装置が通信を制御する第１のカバー領域と、複数の制御局装置がそれぞれ通信を制御する複数のカバー領域であって、少なくとも一部が前記第１のカバー領域と重複する第２のカバー領域とから構成される通信システムにおける通信方法であって、
    前記制御局装置は、それぞれ制御する第２のカバー領域に対して干渉源となる他の制御局装置に関する情報を取得して前記集中制御局装置へ通知し、
    前記集中制御局装置は、前記制御局装置から取得した情報と、集中制御局装置及び制御局装置の通信相手先となる端末装置の受信アンテナ数と、各セルにおけるストリーム数とに基づいて、前記第１及び第２のカバー領域各々における通信の可否を決定することを特徴とする通信方法。
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